CRH3型动车组ATP车载设备安全性分析及故障处理研究

刘晓丽

摘 要：文章分析了CRH3型动车组车载设备ATP在运行过程中存在诸如物理打击、电磁干扰等潜在的安全隐患，并提出了相应的防护措施。讨论了机车一体化设计与设备维护的问题。在总结CRH3型动车组维护工作的基础上，分析了目前在ATP设备维护方面面临的问题及其针对性的解决方案。

关键词：CRH3型动车组 ATP 安全性 故障处理

中图分类号：U266.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（a）-0-02

高铁是现代社会的新型运输方式，也是交通运输现代化的重要标志，我国铁路客运发展已经呈现速度化[1]，列车速度的不断提高，靠地面信号行车已不能保证行车安全，必须靠车载信号设备对列车实施运行控制，ATP（列车保护系统）已成为行车安全不可缺少的重要技术设备。ATP作为列车运行控制系统的主体设备，是一套高安全、高可靠、高技术的智能设备，是确保动车组运行安全核心设备[2]，由地面信号设备和车载设备共同组成，是地面联锁向车载设备的延伸，在此基础上实现了以车载设备为主的行车方式[3]，而ATP车载设备自身设计的安全性及维修问题对动车组安全运行有着至关重要的意义。本文详细讨论了ATP车载设备再列车运行过程中存在的安全隐患及其防护措施。

1 ATP车载设备的潜在安全隐患及当前解决措施

1.1 物理击打问题

车载设备的车底部分（如BTM天线、TCR天线、速度传感器以及它们的连接电缆等）都完全暴露在相对开放的空间里，工作环境恶劣，很容易受到异物撞击，尤其是在列车运行中，高速气流极易扯动连接电缆，列车外部空间中的异物也有很大可能对地面设备和车底设备造成碰撞，损坏设备或影响设备的正常使用，严重的可能会对列车的安全运行造成严重影响，如2009年末及2010年初，由于冰雪天气影响及异物撞击等，发生多起动车组的BTM连接电缆护套破损情况，对行车安全构成隐患；同时车底冰块坠落也极易撞击到地面应答器，由于高速运动造成的强大冲击力很容易使应答器破损，严重的有可能使地面应答器碎裂或是从地面紧固装置上脱离，一旦这些碎片或应答器整体对车底构成二次撞击，则会严重威胁行车安全，并且应答器本身的损坏也会造成行车数据缺失，从而影响行车。

1.2 恶劣天气中的防护问题

一般情况下，天气变化对列车运行影响不大，然而在恶劣天气条件下，尤其是冰雪天气，会对行车安全构成很大威胁。如轨面结冰影响列车轮对黏着系数，容易造成打滑等问题，进而会影响测速测距的准确性；室外设备及车下设备在低温和冰雪条件下容易变得脆弱，抗物理击打能力会大幅下降，极易造成损伤；车底测速雷达表面结冰会导致测速测距误差较大或测速测距异常；冰雪天气中车体坠冰对地面应答器的威胁，以及冰雪融化后设备电缆连接部等关键部位的防止渗水漏水等问题，都是当前高速铁路中不可避免且亟待解决的问题。

目前由于条件有限，只能利用现有的工具和材料对这些问题做应急处理，如冰雪天气对测速雷达表面打蜡以减少结冰、安排人员及时对车底设备进行除冰工作，图2为雷达结冰照片，对电缆连接部等关键部位加强防水处理、加强对地面设备的巡视检查、加强数据分析工作以便于及时掌握设备的工作状况等，而如何从根本上解决这一问题仍需要进一步的探索。

1.3 电磁兼容与信号抗干扰问题

高铁时代，列车运行区域的电磁环境更加复杂，车底的TCR天线、BTM天线、速度传感器、雷达传感器等设备较多，距离较近，且大部分都采用的无线通信方式，容易产生相互干扰；另外，列车运行的动力是由高压接触网提供，而接触网的高电压会生成很强的电磁辐射。而高速铁路中的车地通信是利用电磁波进行的无线通信，因此这种电磁辐射不可避免的会对车地通信造成影响，特别是在升降受电弓以及过分相区时，由于瞬间高压，会形成浪涌脉冲，电磁辐射的强度将会更大。这就要求地面设备和车载设备的电磁兼容性能既能满足正常通信的需求，又能避免接触网的电磁辐射干扰。在CRH3型动车组运用过程中，在升、降弓或过分相作用瞬间，动车组的车体浪涌电压会变化、加剧，造成光电速度传感器绝缘强度下降、速度信号输出异常或造成应答器传输通道在分相区附近安全关闭，导致RTM5A单元无法正常解码，系统安全关机，停车。由此可见，电磁兼容与信号抗干扰问题依然是影响高速铁路稳定运行的不可忽视的重要因素。

为了解決这一问题，采用了如下措施：

（1）在头车车体和转向架之间加装浪涌保护装置，抑制动车组升降弓和过分相时头车车体和转向架之间的高压瞬变浪涌

脉冲。

（2）加装线路滤波器，消除所有因车载电压影响车载设备电源线而产生的无线

干扰。

（3）加装光电隔离盒，光电隔离盒中装有可使电源和速度信号与EVC电源装置隔离的装置。

通过以上措施，有效的抑制了由于浪涌电压和干扰信号对速度传感器和应答器造成的影响。

1.4 机车一体化设计与设备维护的问题

机车一体化设计与设备维护：在高速列车生产中，由于采用了机车一体化设计，车载设备安装、布线、调试完成之后才会进行最后的组装。这就不可避免的为日后的设备维护工作带来了诸多不便。例如车底、机柜等空间过于狭小，在设备更换时对作业人员体形要求比较苛刻，并且由于内部回旋空间过小，增加了作业难度。此问题目前尚无有效解决方案，只能在实际工作中尽量克服。又如部分设备连接电缆在车体内部走线过长，也给设备更换工作带来很大困难，如更换CRH3型动车组车D电缆便是由于这一原因，导致其更换工作难度大、强度高。目前解决这一问题的办法是适当对设备进行改造，在传感器附近增设连接插头，将连接电缆分为两部分，大大降低了工作量，从而使该设备的维护工作较为便利、迅捷。

2 ATP车载设备故障处理方法

2.1 故障类型的分类和处理

高铁时代，列控设备的故障处理与数据分析对于每一个电务人员都是一个全新的课题，传统的电务作业程式发生了革命性的改变，全新的理论，全新的技术，全新的设备，全新的维护理念，全新的作业制度，全新的故障处理方式，如何尽快适应这些变革，是确保高铁时代的电务设备安全稳定运行的关键[4]。

高速鐵路的信号技术集计算机技术、通信技术和控制技术为一体，软硬件结合的设计对故障查找与处理提出了新的要求[5]。造成某个故障现象的原因可能是多方面的，如软件处理问题、硬件设备问题、突发性故障、永久性故障、单个部件故障、多个部件同时故障、一次性故障、某部件故障诱发其它部件发生二次故障等。而单就硬件设备故障来说，又分为设备终端故障、主机处理板故障、主机与终端的连接电缆故障以及主机处理板之间的连接线故障等多种

情况。

故障的多变性与复杂性对故障处理提出了更高的要求。作为设备使用与维护单位，首先应当对各种故障形式有所划分，如多发性故障与偶发性故障；其次应当对设备的薄弱环节有所掌握，如故障多发点，并优化故障查找方案，以便能够及时定位故障点，确定故障原因；再次应当对各种故障的处理进行规范化和系统化，尤其是对于主要的多发性故障应建立起故障处理的方案流程；对已经发生的故障应当进行整理分类，以便为今后的故障处理提供参考和对照。

2.2 利用辅助设备分析问题

司法记录仪JRU和EVC主机会对接收信息、系统状态和控制动作等进行记录。在故障处理时，通过对这些记录的数据进行分析，可以了解设备的运用状况及故障时的综合信息，从而有助于查找故障源。

首先打开JRU数据（主要描述列车运行情况，司机操作，公里表，速度，接受应答器情况等）查找故障点，主要查看动车组在运行中的非正常停车（速度为0），确定时间、公里表，然后打开TCC数据（描述ATP的自检情况和报警信息），从停车时间和公里表往上查找，观察ATP是否报故障

信息。

利用配置于动车组的实时跟踪系统，可对所有运行的动车组的速度曲线、收到的码序、公里表、时间、收到的应答器信息等信息进行远程监控，通过远程监控可以迅速对故障动车组进行故障分析，并提出解决方案。并对检修后的动车组在重新上线后进行跟踪监测，确定故障是否彻底修复。

2.3 具体案例分析

3 结语

在目前高速铁路的运用中，动车组ATP车载设备的安全性仍然有许多不容忽视的问题亟待解决，在故障（数据）分析、故障处理方面仍然存在不足。通过不断吸收先进经验，积累实作技能，相信随着中国高速铁路进入新的发展纪元，动车组ATP车载设备必将实现高可靠性和故障处理及

时性。

参考文献

[1] 李振华.我国动车组的现代发展情况研究[J].科技创新导报，2011（27）.

[2] 严前炜.CTCS3级动车组ATP常见硬件故障的应急处理方法探讨[J].上海铁道科技，2011（1）.

[3] 李瑞荣，张中央.动车组操纵与安全[M].西南交通大学出版社，2008.

[4] 赵蕾，马文俊.快速搭建高铁车载ATP设备知识框架初探[J].西铁科技，2011（1）.

[5] 杨爱国.动车组ATP车载设备故障分析技巧[J].西铁科技，2007（S2）.